JP6011033B2 - Signal separation device and signal separation method - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置の受信側に用いられる、混信した通信信号の分離技術に関する。   The present invention relates to a technique for separating an interference communication signal used on a receiving side of a wireless communication apparatus.

近年、無線通信システムにおいては、限られた電波資源の有効活用のため、周波数利用効率の向上が求められている。そのためには、同一周波数に複数の信号を混在させて伝送することが望ましいく、受信機においては混信信号を容易に分離する機能が必要となる。混信した電波がそれぞれ異なる方向から到来している場合、到来方向に基づく混信信号の分離が可能である。   In recent years, in a wireless communication system, improvement in frequency use efficiency is required for effective utilization of limited radio wave resources. For that purpose, it is desirable to transmit a plurality of signals mixed in the same frequency, and the receiver needs a function of easily separating the interference signals. When the radio waves that have interfered with each other arrive from different directions, it is possible to separate the interference signals based on the arrival directions.

例えば、特許文献1では、独立成分分析により信号分離する手法が示されている。
また、特許文献2では、衛星通信における帯域利用率向上のため、同一周波数で双方向通信する方法が提案されている。この通信方法では、2つの地上局が同一の通信衛星に同帯域の信号を送信し、通信衛星が2つの信号を混信して受信する。通信衛星によって、混信信号は、そのまま周波数変換されて地上局に送信されるので、地上局では到来方向に基づく信号分離は不可能である。そのため、地上局では自局の送信信号を混信信号中の一方の信号のレプリカとし、これを受信信号から差し引くことで他局の信号を分離している。
For example, Patent Document 1 discloses a technique for performing signal separation by independent component analysis.
Further, Patent Document 2 proposes a method of bidirectional communication at the same frequency in order to improve the bandwidth utilization rate in satellite communication. In this communication method, two ground stations transmit signals in the same band to the same communication satellite, and the communication satellites receive the two signals in a mixed state. Since the interference signal is frequency-converted as it is and transmitted to the ground station by the communication satellite, the ground station cannot perform signal separation based on the arrival direction. Therefore, the ground station uses the transmission signal of its own station as a replica of one of the interference signals, and subtracts this from the received signal to separate the signals of the other stations.

特許文献2に対して、特許文献3では、受信信号のレプリカを生成して混信信号を分離する信号分離装置が開示されている。これは、受信信号に含まれる複数の信号の信号パラメータの違いを利用して、抽出順位に従って、通過帯域可変帯域通過フィルタ及び等化判定手段により受信信号から複数の信号を順番に分離して取り出すことを特徴としている。この手法により、複数の信号パラメータの異なる信号が同一周波数を共有して通信を行う条件において、少ない計算量で信号を分離、抽出することが可能にしている。   In contrast to Patent Document 2, Patent Document 3 discloses a signal separation device that generates a replica of a received signal and separates an interference signal. This is based on the difference in signal parameters of a plurality of signals included in the received signal, and the plurality of signals are sequentially separated from the received signal by the passband variable bandpass filter and the equalization determining means according to the extraction order. It is characterized by that. This technique makes it possible to separate and extract signals with a small amount of calculation under the condition that a plurality of signals having different signal parameters share the same frequency for communication.

特開2008−92363号公報JP 2008-92363 A 米国特許第6859641号明細書US Pat. No. 6,859,641 特開2007−097103号公報JP 2007-097103 A

しかしながら、特許文献3に開示されている分離手段は、複数の信号パラメータが既知でなくてはならないという課題がある。具体的には、信号パラメータは、一例として共通の無線チャネルを用いて無線制御信号により通信開始に先立って通知することが前提となっている(例えば、特許文献3の明細書段落[0031])。言い換えると、特許文献3の伝送路推定は、通信に先だって既知の情報を通知し、受信側で既知の情報を保持することが必要となる。そのため、受信側で既知の情報を保持しない場合や保持することができない場合には、受信側で混信信号を分離することができない。
そこで、混信信号の分離に必要となる情報を受信側で推定する手段を提供し、信号分離を実現する信号分離装置及び方法を提供することを目的とする。
However, the separation means disclosed in Patent Document 3 has a problem that a plurality of signal parameters must be known. Specifically, it is assumed that the signal parameter is notified prior to the start of communication by a radio control signal using a common radio channel as an example (for example, paragraph [0031] in the specification of Patent Document 3). . In other words, it is necessary for the transmission path estimation of Patent Document 3 to notify known information prior to communication and hold the known information on the receiving side. Therefore, when known information is not held or cannot be held on the receiving side, the interference signal cannot be separated on the receiving side.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide means for estimating information necessary for separation of interference signals on the receiving side, and to provide a signal separation apparatus and method for realizing signal separation.

本発明に係る信号分離装置の一態様は、同一周波数に複数の信号を混在させた混信信号を分離する信号分離装置であり、第1のシンボルレート推定部、第1の変調方式推定・復調部、第1の復号部、適応キャンセラ部、レプリカ生成部、第2のシンボルレート推定部、第2の変調方式推定・復調部、及び第2の復号部を有する。
第1のシンボルレート推定部は、前記混信信号に含まれる最も強度の高い第1の信号のシンボルレートを推定する。第1の変調方式推定・復調部は、前記第1の信号のシンボルレートに基づいて、前記第1の信号を復調した復調結果から第1の変調方式を推定する。第1の復号部は、前記第1の変調方式によって前記第1の信号を復調し、復調された第1の信号の情報系列を推定する。レプリカ生成部は、前記第1の信号の情報系列から第1の信号のレプリカ信号を生成する。適応キャンセラ部、前記第1の信号のレプリカ信号を前記混信信号から差し引いて第2の信号を出力する。第2のシンボルレート推定部は、前記第2の信号のシンボルレートを推定する。第2の変調方式推定・復調部は、前記第2の信号のシンボルレートに基づいて、前記第2の信号を復調した復調結果から第2の変調方式を推定する。第2の復号部は、前記第2の変調方式によって前記第2信号を復調し、復調された第2の信号の情報系列を推定する。
One aspect of a signal separation device according to the present invention is a signal separation device that separates an interference signal in which a plurality of signals are mixed in the same frequency, and includes a first symbol rate estimation unit and a first modulation scheme estimation / demodulation unit. , A first decoding unit, an adaptive canceller unit, a replica generation unit, a second symbol rate estimation unit, a second modulation scheme estimation / demodulation unit, and a second decoding unit.
The first symbol rate estimator estimates the symbol rate of the first signal having the highest strength included in the interference signal. The first modulation scheme estimation / demodulation unit estimates a first modulation scheme from a demodulation result obtained by demodulating the first signal based on a symbol rate of the first signal. The first decoding unit demodulates the first signal by the first modulation scheme, and estimates an information sequence of the demodulated first signal. The replica generation unit generates a replica signal of the first signal from the information sequence of the first signal. An adaptive canceller unit subtracts a replica signal of the first signal from the interference signal and outputs a second signal. The second symbol rate estimation unit estimates a symbol rate of the second signal. The second modulation scheme estimation / demodulation unit estimates a second modulation scheme from a demodulation result obtained by demodulating the second signal based on a symbol rate of the second signal. The second decoding unit demodulates the second signal by the second modulation scheme and estimates an information sequence of the demodulated second signal.

また、本発明に係る信号分離方法の一態様は、同一周波数に複数の信号を混在させた混信信号を分離する信号分離装置が実現する信号分離方法であって、前記混信信号に含まれる最も強度の高い第1の信号のシンボルレートを推定する工程、前記第1の信号のシンボルレートに基づいて、前記第1の信号を復調した復調結果から第1の変調方式を推定する工程、前記第1の変調方式によって前記第1の信号を復調し、復調された第1の信号の情報系列を推定する工程、前記第1の信号の情報系列から第1の信号のレプリカ信号を生成する工程、前記第1の信号のレプリカ信号を前記混信信号から差し引いて第2の信号を出力する工程、前記第2の信号のシンボルレートを推定する工程、前記第2の信号のシンボルレートに基づいて、前記第2の信号を復調した復調結果から第2の変調方式を推定する工程、及び、前記第2の変調方式によって前記第2信号を復調し、復調された第2の信号の情報系列を推定する工程を有する。   An aspect of the signal separation method according to the present invention is a signal separation method realized by a signal separation device that separates an interference signal in which a plurality of signals are mixed at the same frequency, and is the most intense signal included in the interference signal. Estimating a symbol rate of a first signal having a high frequency, estimating a first modulation scheme from a demodulation result obtained by demodulating the first signal based on a symbol rate of the first signal, Demodulating the first signal according to the modulation method, estimating the information sequence of the demodulated first signal, generating a replica signal of the first signal from the information sequence of the first signal, Subtracting the replica signal of the first signal from the interference signal, outputting the second signal, estimating the symbol rate of the second signal, and based on the symbol rate of the second signal, 2 A step of estimating a second modulation scheme from a demodulation result obtained by demodulating the signal, and a step of demodulating the second signal by the second modulation scheme and estimating an information sequence of the demodulated second signal. .

本発明の実施形態の一態様によれば、混信信号の分離に必要となる情報を受信側で推定する手段を提供し、信号分離を実現する信号分離装置及び方法を提供することができる。   According to one aspect of the embodiment of the present invention, it is possible to provide means for estimating information necessary for separation of interference signals on the receiving side, and to provide a signal separation apparatus and method for realizing signal separation.

本発明の実施形態の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of embodiment of this invention. 第1の実施形態の信号分離装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the signal separation apparatus of 1st Embodiment. 図1に示すシンボルレート推定部(第1のシンボルレート推定部)の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a symbol rate estimation unit (first symbol rate estimation unit) shown in FIG. 1. 図1に示す変調方式推定部(第1の変調方式推定部)の説明図である。It is explanatory drawing of the modulation system estimation part (1st modulation system estimation part) shown in FIG. 第2の実施形態のシンボルレート推定部を説明する図である。It is a figure explaining the symbol rate estimation part of 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. In the drawings, components having the same configuration or function and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

以下、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態において、信号分離装置は、シンボルレート推定部(第1のシンボルレート推定部)11、復調器(第1の復調器)12、変調方式推定部(第1の変調方式推定部)13、復号器(第1の復号器)14、符号器(第1の符号器)15、変調器(第1の変調器)16、適応キャンセラ17、シンボルレート推定部(第2のシンボルレート推定部)18、復調器(第2の復調器)19、変調方式推定部(第2の変調方式推定部)20、及び復号器(第2の復号器)21から構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment of the present invention. In this embodiment, the signal demultiplexer includes a symbol rate estimator (first symbol rate estimator) 11, a demodulator (first demodulator) 12, and a modulation scheme estimator (first modulation scheme estimator) 13. , Decoder (first decoder) 14, encoder (first encoder) 15, modulator (first modulator) 16, adaptive canceller 17, symbol rate estimator (second symbol rate estimator) ) 18, a demodulator (second demodulator) 19, a modulation scheme estimator (second modulation scheme estimator) 20, and a decoder (second decoder) 21.

シンボルレート推定部11は、混信信号を受け、混信信号のシンボルレートを推定する。具体的には、シンボルレート推定部11は、混信信号に含まれる最も強度の高い信号を当該混合信号から抽出し、第1の信号のシンボルレートを推定する。
復調器12は、混信信号に含まれる第1の信号を、設定された変調方式により復調する。設定された変調方式は、任意の、または、変調方式推定部13が推定した変調方式である。具体的には、復調器12は、第1のシンボルレート推定部11によって抽出された第1の信号を受けると、まず始めに任意の変調方式(予め設定された変調方式)を用いて第1の信号を復調し、変調方式推定部13へ出力する。次に、変調方式推定部13が推定する変調方式(第1の変調方式)を用いて第1の信号を復調することを繰り返す。ここで、復調器12が任意の変調方式を予め保持していることを前提とする。あるいは、復調器12が信号分離装置内の記憶領域に保持された任意の変調方式を参照して用いてもよい。
The symbol rate estimation unit 11 receives the interference signal and estimates the symbol rate of the interference signal. Specifically, the symbol rate estimation unit 11 extracts a signal having the highest intensity included in the interference signal from the mixed signal, and estimates the symbol rate of the first signal.
The demodulator 12 demodulates the first signal included in the interference signal using the set modulation method. The set modulation scheme is arbitrary or a modulation scheme estimated by the modulation scheme estimation unit 13. Specifically, when the demodulator 12 receives the first signal extracted by the first symbol rate estimation unit 11, first, the demodulator 12 first uses an arbitrary modulation scheme (a preset modulation scheme) to perform the first signal. Are demodulated and output to the modulation scheme estimator 13. Next, the demodulation of the first signal using the modulation scheme (first modulation scheme) estimated by the modulation scheme estimation unit 13 is repeated. Here, it is assumed that the demodulator 12 holds an arbitrary modulation scheme in advance. Alternatively, the demodulator 12 may be used with reference to an arbitrary modulation method held in a storage area in the signal separation device.

変調方式推定部13は、復調器12の出力結果(復調された第1の信号)から最適な変調方式を推定する。そして推定した結果を復調器12へ出力する。
復号器14は、復調器12によって復調された第1の信号を復号して第1の信号の情報系列を推定する。
ここで、復調器12と変調方式推定部13とは第1の変調方式推定・復調部31を構成する。第1の変調方式推定・復調部31は、第1の信号のシンボルレートに基づいて、第1の信号を復調した復調結果から第1の変調方式を推定する機能を実現する。
The modulation scheme estimator 13 estimates an optimal modulation scheme from the output result of the demodulator 12 (the demodulated first signal). The estimated result is output to the demodulator 12.
The decoder 14 decodes the first signal demodulated by the demodulator 12 and estimates the information sequence of the first signal.
Here, the demodulator 12 and the modulation method estimation unit 13 constitute a first modulation method estimation / demodulation unit 31. The first modulation scheme estimation / demodulation unit 31 realizes a function of estimating the first modulation scheme from the demodulation result obtained by demodulating the first signal based on the symbol rate of the first signal.

符号器15は、復号器14から第1の信号の情報系列を受け、第1の信号の情報系列を再符号化する。
変調器16は、符号器15が符号化した第1の信号の情報系列を再変調してレプリカ信号(第1の信号のレプリカ信号)を生成する。
ここで、符号器15と変調器16とは、レプリカ生成部32を構成する。レプリカ生成部32は、第1の信号の情報系列から第1の信号のレプリカを生成する機能を実現する。
適応キャンセラ17は、混信信号からレプリカ信号を差し引く。具体的には、適応キャンセラ17は、混信信号と第1の信号のレプリカ信号とを受け、混信信号からレプリカ信号を差し引いて第2の信号として出力する。
The encoder 15 receives the information sequence of the first signal from the decoder 14 and re-encodes the information sequence of the first signal.
The modulator 16 remodulates the information sequence of the first signal encoded by the encoder 15 to generate a replica signal (a replica signal of the first signal).
Here, the encoder 15 and the modulator 16 constitute a replica generation unit 32. The replica generation unit 32 realizes a function of generating a replica of the first signal from the information sequence of the first signal.
The adaptive canceller 17 subtracts the replica signal from the interference signal. Specifically, the adaptive canceller 17 receives the interference signal and the replica signal of the first signal, subtracts the replica signal from the interference signal, and outputs it as a second signal.

シンボルレート推定部18は、第2の信号(適応キャンセラ17の出力)のシンボルレートを推定する。
復調器19は、第2の信号を、設定された変調方式により復調する。設定された変調方式は、任意の、または、変調方式推定部20が推定する変調方式である。具体的には、復調器19は、第2のシンボルレート推定部18から第2の信号を受けると、まず始めに任意の変調方式(予め設定された変調方式)を用いて第2の信号を復調し、変調方式推定部20へ出力する。次に、変調方式推定部20が推定する変調方式を用いて第2の信号を復調することを繰り返す。復調器19は、任意の変調方式を予め保持する。あるいは、信号分離装置内の記憶領域に保持された任意の変調方式を参照して用いてもよい。任意の変調方式は、復調器12が用いる任意の変調方式と同じ方式であっても異なる方式であってもよく、信号分離装置に応じて予め設定されていればよい。
The symbol rate estimation unit 18 estimates the symbol rate of the second signal (the output of the adaptive canceller 17).
The demodulator 19 demodulates the second signal using the set modulation method. The set modulation scheme is arbitrary or a modulation scheme estimated by the modulation scheme estimation unit 20. Specifically, when the demodulator 19 receives the second signal from the second symbol rate estimator 18, first, the demodulator 19 outputs the second signal using an arbitrary modulation scheme (a preset modulation scheme). Demodulate and output to modulation scheme estimation unit 20. Next, it repeats demodulating the second signal using the modulation scheme estimated by the modulation scheme estimation unit 20. The demodulator 19 holds an arbitrary modulation scheme in advance. Alternatively, any modulation scheme held in the storage area in the signal separation device may be used as a reference. The arbitrary modulation method may be the same as or different from the arbitrary modulation method used by the demodulator 12, and may be set in advance according to the signal separation device.

変調方式推定部20は、復調器19の出力結果(復調された第2の信号)から最適な変調方式を推定する。そして推定した結果を復調器19へ出力する。
復号器21は、復調器19によって復調された第2の信号を復号して第2の信号の情報系列を推定する。
ここで、復調器19と変調方式推定部20とは、第2の変調方式推定・復調部33を構成する。第2の変調方式推定・復調部33は、第2の信号のシンボルレートに基づいて、第2の信号を復調した復調結果から第2の変調方式を推定する機能を実現する。
The modulation scheme estimator 20 estimates an optimal modulation scheme from the output result of the demodulator 19 (the demodulated second signal). Then, the estimated result is output to the demodulator 19.
The decoder 21 decodes the second signal demodulated by the demodulator 19 and estimates the information sequence of the second signal.
Here, the demodulator 19 and the modulation method estimation unit 20 constitute a second modulation method estimation / demodulation unit 33. The second modulation scheme estimation / demodulation unit 33 realizes a function of estimating the second modulation scheme from the demodulation result obtained by demodulating the second signal based on the symbol rate of the second signal.

図1に示す構成により、信号分離装置は、混信信号間の強度差のみに基づきレプリカ信号を生成し、これを受信信号から差し引くことによって信号を分離する。これにより、信号分離装置は、各信号成分の到来方向に依存することなく混信信号を分離することができる。言い換えると、信号分離装置は、混信信号の分離に必要となる既知の情報(例えば、特許文献3に記載の信号パラメータ)を保持していなくても混信信号を分離することができる。   With the configuration shown in FIG. 1, the signal separation device generates a replica signal based only on the intensity difference between interference signals, and separates the signal by subtracting it from the received signal. Thus, the signal separation device can separate the interference signal without depending on the arrival direction of each signal component. In other words, the signal separation device can separate the interference signal without holding the known information (for example, the signal parameter described in Patent Document 3) necessary for the separation of the interference signal.

次に動作を説明する。図2は、第1の実施形態の信号分離装置の動作例を示すフローチャートである。
本実施形態では、混信信号に含まれる信号に十分な強度差があることを前提にしている。まず、シンボルレート推定部11は、最も強度の高い第1の信号のシンボルレートを推定する(S11)。復調器12は、シンボルレート推定部11によって推定されたシンボルレートから、初回は任意の変調方式(予め適当な変調方式を設定する)により第1の信号を復調する(S12)。変調方式推定部13は、復調された受信信号(第1の信号)と、受信機(信号分離装置)で設定しておいた理想的な信号点配置との平均二乗誤差を求める(S13)。復調器12と変調方式推定部13とは、ステップS12とS13との処理を、変調方式を変更させながら繰り返す(S14、NO)。変調方式推定部13は、平均二乗誤差を比較してゆき、最も誤差が小さかった変調方式を正しく変調方式が推定された変調方式として、第1の変調方式として決定する(S14、YES)。復調器12は、適切な第1の変調方式が推定されると、復調した第1の信号を復号器14へ出力する。
Next, the operation will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation example of the signal separation device according to the first embodiment.
In the present embodiment, it is assumed that there is a sufficient intensity difference between signals included in the interference signal. First, the symbol rate estimation unit 11 estimates the symbol rate of the first signal having the highest intensity (S11). The demodulator 12 demodulates the first signal from the symbol rate estimated by the symbol rate estimator 11 by an arbitrary modulation scheme (setting an appropriate modulation scheme in advance) (S12). The modulation scheme estimation unit 13 obtains a mean square error between the demodulated received signal (first signal) and the ideal signal point arrangement set by the receiver (signal separation device) (S13). The demodulator 12 and the modulation scheme estimation unit 13 repeat the processing of steps S12 and S13 while changing the modulation scheme (S14, NO). The modulation scheme estimator 13 compares the mean square error, and determines the modulation scheme with the smallest error as the first modulation scheme as the modulation scheme in which the modulation scheme is correctly estimated (S14, YES). When an appropriate first modulation scheme is estimated, the demodulator 12 outputs the demodulated first signal to the decoder 14.

復号器14は、最終的な変調方式で復調された信号を誤り訂正復号することにより、第1の信号に関する高品質な第1の情報系列(第1の信号の情報系列)を推定する(S15)。符号器15は、推定した第1の情報系列を再符号化し、さらに変調器16は、再符号化した第1の情報系列を再変調することにより、第1の信号のレプリカを生成する(S16)。
適応キャンセラ17は、混信信号中の第1の信号成分とレプリカ信号との振幅及び位相の差異を推定し、これらが最小になるようにレプリカ信号を補正する(S17)。補正後のレプリカ信号を混信信号から差し引くことにより、第2の信号成分が抽出される(S18)。
The decoder 14 performs error correction decoding on the signal demodulated by the final modulation method, thereby estimating a high-quality first information sequence (information sequence of the first signal) related to the first signal (S15). ). The encoder 15 re-encodes the estimated first information sequence, and the modulator 16 re-modulates the re-encoded first information sequence to generate a replica of the first signal (S16). ).
The adaptive canceller 17 estimates the amplitude and phase difference between the first signal component in the interference signal and the replica signal, and corrects the replica signal so that these are minimized (S17). The second signal component is extracted by subtracting the corrected replica signal from the interference signal (S18).

抽出された第2の信号成分を上記シンボルレート推定部11、復調器12、変調方式推定部13と同様な処理をシンボルレート推定部18、復調器19、変調方式推定部20で行うことによりシンボルレートと変調方式を決定する(S19)。さらに復号器21で誤り訂正復号することにより、第2の信号に関する高品質な情報系列(第2の信号の情報系列)を推定する(S20)。   The extracted second signal component is processed by the symbol rate estimator 18, demodulator 19, and modulation scheme estimator 20 by performing the same processing as the symbol rate estimator 11, demodulator 12, and modulation scheme estimator 13. The rate and modulation method are determined (S19). Further, the error correction decoding is performed by the decoder 21 to estimate a high-quality information sequence (information sequence of the second signal) regarding the second signal (S20).

次に、図1に示すシンボルレート推定部11における作用について図3を参照して説明する。
図3は、シンボルレート推定部11の構成を示すブロック図である。ここでは、線形変調の場合を例として説明する。図3において、シンボルレート推定部11は、混信信号を二乗させる乗算器22と、乗算した結果に対してフーリエ変換を行うFFT部(高速フーリエ変換部)23と、フーリエ変換した結果のピーク検出を行うピーク検出部24で構成される。
乗算器22は、混信信号を二乗させ、FFT部23は二乗させた混信信号にフーリエ変換を行う。これにより、シンボルレートに相当する周波数のピークが現れる。その後ピーク検出部24は、適切な手法でピーク検出を行うことにより、シンボルレートを検出する。
シンボルレート推定部18も図3と同様の構成により実現することができる。
Next, the operation of the symbol rate estimation unit 11 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the symbol rate estimation unit 11. Here, the case of linear modulation will be described as an example. In FIG. 3, a symbol rate estimation unit 11 performs a multiplier 22 that squares an interference signal, an FFT unit (Fast Fourier Transform unit) 23 that performs a Fourier transform on the multiplication result, and a peak detection result of the Fourier transform. The peak detector 24 is configured to perform.
The multiplier 22 squares the interference signal, and the FFT unit 23 performs a Fourier transform on the squared interference signal. As a result, a peak of a frequency corresponding to the symbol rate appears. Thereafter, the peak detector 24 detects the symbol rate by performing peak detection by an appropriate method.
The symbol rate estimator 18 can also be realized by the same configuration as in FIG.

次に、図1に示す変調方式推定部13における作用について図4を参照して説明する。
図4は、変調方式推定部13の変調方式を推定する手段に関して説明した図である。図4は復調器12による復調後の受信信号と、あらかじめ受信機に設定しておいた信号点配置の一つを示したものである。図4では、一例としてQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)信号の信号点配置を挙げている。変調方式推定部13は、復調された受信信号と理想的な信号点の平均二乗誤差を求め、その値を保存し、変調方式を変更しながら比較していく。図4において、誤差を黒塗りの丸と矢印で示している。誤差が最も小さかったときの変調方式による信号を最終的な信号として決定し、復号器14に入力する。
なお、変調方式推定部20についても、変調方式推定部13と同様である。
Next, the effect | action in the modulation system estimation part 13 shown in FIG. 1 is demonstrated with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating the means for estimating the modulation scheme of the modulation scheme estimation unit 13. FIG. 4 shows a received signal demodulated by the demodulator 12 and one of signal point arrangements set in advance in the receiver. In FIG. 4, a signal point arrangement of a QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) signal is given as an example. The modulation scheme estimator 13 calculates the mean square error between the demodulated received signal and the ideal signal point, stores the value, and compares them while changing the modulation scheme. In FIG. 4, errors are indicated by black circles and arrows. The signal based on the modulation method when the error is the smallest is determined as the final signal and input to the decoder 14.
The modulation scheme estimation unit 20 is the same as the modulation scheme estimation unit 13.

上述したように、本実施形態の信号分離装置は、受信信号のレプリカを生成して混信信号を分離する信号分離装置であって、混信信号に含まれる最も強度の高い信号のシンボルレート、変調方式、情報系列を推定する手段と、推定した情報系列から第1の信号のレプリカを生成する手段と、第1の信号のレプリカを混信信号から差し引く手段と、混信信号とレプリカ信号との差分から第2の信号のシンボルレート、変調方式、情報系列を推定する手段で構成されることを特徴とする。この構成により、混信信号の信号パラメータ(例えば、シンボルレート、変調方式)が未知の場合において、混信信号に含まれる信号成分のレプリカを持たない受信機に対して、混信信号の各成分の到来方向に依存しない分離手段を提供する。   As described above, the signal separation device according to the present embodiment is a signal separation device that generates a replica of a received signal and separates an interference signal, and is a symbol rate and a modulation method of the strongest signal included in the interference signal. Means for estimating the information sequence, means for generating a replica of the first signal from the estimated information sequence, means for subtracting the replica of the first signal from the interference signal, and the difference between the interference signal and the replica signal. It is characterized by comprising a means for estimating the symbol rate, modulation scheme, and information sequence of the second signal. With this configuration, when the signal parameters of the interference signal (for example, the symbol rate and the modulation method) are unknown, the arrival direction of each component of the interference signal to a receiver that does not have a replica of the signal component included in the interference signal. Provides a means of separation independent of

(第2の実施形態)
図5は本発明の第2の実施形態を説明する図である。本実施形態では、シンボルレート推定部11、18の機能を説明する。図5は混信信号を二乗し、フーリエ変換をした結果を示したものである。また、横軸を周波数、縦軸を信号レベルとして示している。
PSK(Phase-Shift Keying)のような線形変調の場合、上記のような処理(二乗、フーリエ変換)をされた混信信号は、シンボルレートに相当する周波数のピークが現れる。つまり、2つ以上の信号が混信している場合はそれぞれに対応した複数のピークが現れる。本発明の実施形態ではこのピークの信号レベルとピークの位置を検出することで混信信号数を判定することができる。これにより、複数且つ未知の信号に対しても、混信信号の分離が可能になる。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, functions of the symbol rate estimation units 11 and 18 will be described. FIG. 5 shows the result of squaring the interference signal and performing a Fourier transform. Further, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents signal level.
In the case of linear modulation such as PSK (Phase-Shift Keying), a peak of a frequency corresponding to the symbol rate appears in the interference signal that has been subjected to the above processing (square, Fourier transform). That is, when two or more signals are mixed, a plurality of peaks corresponding to each signal appear. In the embodiment of the present invention, the number of crosstalk signals can be determined by detecting the signal level of the peak and the position of the peak. As a result, it is possible to separate interference signals from a plurality of unknown signals.

上述したように、本実施形態の信号分離装置は、シンボルレートを推定する際に、混信信号を二乗し、フーリエ変換を行うことにより、シンボルレートに相当する周波数のピークが現れる。そのピーク数とピークのレベルにより、シンボルレートと混信信号数を検出することを特徴とする。   As described above, when the signal separation apparatus according to the present embodiment estimates the symbol rate, the interference signal is squared and subjected to Fourier transform, whereby a frequency peak corresponding to the symbol rate appears. The symbol rate and the number of interference signals are detected based on the number of peaks and the level of the peaks.

以上説明したように、上記各実施形態によれば、混信信号間の強度差のみに基づいて、一つの信号のレプリカを生成し、これを受信信号から差し引くことで信号を分離する手段において、シンボルレートを推定し、変調方式を推定することができるため、シンボルレートや変調方式が未知の混信信号においても、混信信号を分離することが可能となる。   As described above, according to each of the above embodiments, in the means for separating a signal by generating a replica of one signal based on only the intensity difference between interference signals and subtracting it from the received signal, the symbol Since the rate can be estimated and the modulation method can be estimated, the interference signal can be separated even in an interference signal whose symbol rate or modulation method is unknown.

例えば、特許文献3の伝送路推定は、通信に先立って既知の信号パラメータを通知し、既知の信号パラメータを用いることにより伝送路推定を行い受信信号のレプリカを生成して混信信号を分離する。言い換えると、受信側は、レプリカ作成のために既知の信号系列を必要とする。これに対して、上記各実施形態では、情報系列の推定のために既知の情報を先立って通知する必要はなく、未知の信号を混信分離することを可能とする。言い換えると、上記各実施形態では、未知の信号を対象としており、受信側で既知の情報を必要せず、信号パラメータ等の情報を先立って送信する必要が無い。そのため、受信側で余分な既知の情報を保持する必要がなくなるという有利な効果を奏する。   For example, in the transmission path estimation of Patent Document 3, a known signal parameter is notified prior to communication, the transmission path is estimated by using the known signal parameter, a replica of the received signal is generated, and the interference signal is separated. In other words, the receiving side needs a known signal sequence for replica creation. On the other hand, in each of the above embodiments, it is not necessary to notify the known information in advance for the estimation of the information sequence, and it is possible to perform the interference separation on the unknown signal. In other words, in each of the above embodiments, an unknown signal is targeted, and no known information is required on the receiving side, and it is not necessary to transmit information such as signal parameters in advance. Therefore, there is an advantageous effect that it is not necessary to hold extra known information on the receiving side.

さらに、特許文献3の技術に、例えば、受信信号に拡散符号を適用することで多重信号成分を検出する技術を組み合わせる場合には、受信側で既知の信号系列と拡散符号が必須になる。詳細には、例えば、対象信号が多重化を前提とした拡散符号を使用する場合には、受信信号に既知の拡散符号を乗算する必要がある。そのため既知情報を受信側で持たない機器では信号分離を実現することができない。これに対して、上記各実施形態では、対象信号が符号拡散された信号である必要はなく、またそのため受信側に既知の拡散符号の情報を必要としない。本特許は受信信号のみを利用して、ピークを検出し、これによって得られた多重化された複数の信号のシンボルレートを用いる。そのため、上記各実施形態では、既知の信号系列や拡散符号を用いずに、信号分離することを可能とするという特有の効果を奏することができる。具体的には、上記各実施形態では、受信信号レベルと受信信号を逓倍した結果から得られるピークを用いることにより、混信信号を検出・分離することを実現する。
以上のように、先行技術では、何かしらの信号パラメータが受信側で必要になるという問題があるが、上記各実施形態では通信分野に限らず、電波監視業務等の信号の持っているパラメータが未知の場合においても適用することができるという有利な効果を生じさせる。
Furthermore, when the technique of Patent Document 3 is combined with, for example, a technique for detecting multiple signal components by applying a spreading code to a received signal, a known signal sequence and spreading code are essential on the receiving side. Specifically, for example, when the target signal uses a spreading code based on multiplexing, it is necessary to multiply the received signal by a known spreading code. Therefore, signal separation cannot be realized by a device that does not have known information on the receiving side. On the other hand, in each of the above embodiments, the target signal does not need to be a code-spread signal, and therefore information on a known spreading code is not required on the receiving side. In this patent, only a received signal is used to detect a peak, and a symbol rate of a plurality of multiplexed signals obtained thereby is used. Therefore, in each of the above-described embodiments, it is possible to achieve a unique effect that enables signal separation without using a known signal sequence or spreading code. Specifically, in each of the above embodiments, the interference signal is detected and separated by using the received signal level and the peak obtained by multiplying the received signal.
As described above, in the prior art, there is a problem that some signal parameter is required on the receiving side. However, in each of the above embodiments, the parameter of the signal for the radio wave monitoring service or the like is not limited to the communication field. In this case, an advantageous effect that it can be applied is produced.

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment shown above. Within the scope of the present invention, it is possible to change, add, or convert each element of the above-described embodiment to a content that can be easily considered by those skilled in the art.

11 シンボルレート推定部(第1のシンボルレート推定部)
12 復調器(第1の復調部)
13 変調方式推定部(第1の変調方式推定部)
14 復号器(第1の復号器)
15 符号器(第1の符号器)
16 変調器(第1の変調器)
17 適応キャンセラ
18 シンボルレート推定部(第2のシンボルレート推定手段)
19 復調器(第2の復調器)
20 変調方式推定部(第2の変調方式推定部)
21 復号器(第2の復号器)
22 乗算器
23 FFT部
24 ピーク検出部
31 第1の変調方式推定・復調部
32 レプリカ生成部
33 第2の変調方式推定・復調部
11 Symbol rate estimator (first symbol rate estimator)
12 Demodulator (first demodulator)
13 Modulation method estimation unit (first modulation method estimation unit)
14 Decoder (first decoder)
15 Encoder (first encoder)
16 modulator (first modulator)
17 Adaptive canceller 18 Symbol rate estimation unit (second symbol rate estimation means)
19 Demodulator (second demodulator)
20 Modulation method estimation unit (second modulation method estimation unit)
21 Decoder (second decoder)
22 multiplier 23 FFT unit 24 peak detection unit 31 first modulation scheme estimation / demodulation unit 32 replica generation unit 33 second modulation scheme estimation / demodulation unit

Claims (6)

同一周波数に複数の信号を混在させた混信信号を分離する信号分離装置であって、
前記混信信号に含まれる最も強度の高い第1の信号のシンボルレートを推定する第1のシンボルレート推定手段と、
前記第1の信号のシンボルレートに基づいて、前記第1の信号を復調した復調結果から第1の変調方式を推定する第1の変調方式推定・復調手段と、
前記第1の変調方式によって前記第1の信号を復調し、復調された第1の信号の情報系列を推定する第1の復号手段と、
前記第1の信号の情報系列から第1の信号のレプリカ信号を生成するレプリカ生成手段と、
前記第1の信号のレプリカ信号を前記混信信号から差し引いて第2の信号を出力する適応キャンセラ手段と、
前記第2の信号のシンボルレートを推定する第2のシンボルレート推定手段と、
前記第2の信号のシンボルレートに基づいて、前記第2の信号を復調した復調結果から第2の変調方式を推定する第2の変調方式推定・復調手段と、
前記第2の変調方式によって前記第2信号を復調し、復調された第2の信号の情報系列を推定する第2の復号手段と、
を有する信号分離装置。
A signal separation device for separating an interference signal in which a plurality of signals are mixed at the same frequency,
First symbol rate estimating means for estimating a symbol rate of the first signal having the highest intensity included in the interference signal;
First modulation scheme estimation / demodulation means for estimating a first modulation scheme from a demodulation result obtained by demodulating the first signal based on a symbol rate of the first signal;
First decoding means for demodulating the first signal by the first modulation scheme and estimating an information sequence of the demodulated first signal;
Replica generating means for generating a replica signal of the first signal from the information sequence of the first signal;
Adaptive canceller means for subtracting a replica signal of the first signal from the interference signal and outputting a second signal;
Second symbol rate estimating means for estimating a symbol rate of the second signal;
Second modulation scheme estimation / demodulation means for estimating a second modulation scheme from a demodulation result obtained by demodulating the second signal based on a symbol rate of the second signal;
Second decoding means for demodulating the second signal by the second modulation scheme and estimating an information sequence of the demodulated second signal;
A signal separation device.
前記第1のシンボルレート推定手段及び前記第2のシンボルレート推定手段とは、
前記混信信号を二乗させる乗算手段と、
前記乗算手段が乗算した結果に対してフーリエ変換を行う高速フーリエ変換手段と、
前記高速フーリエ変換手段がフーリエ変換した結果のピークを検出するピーク検出手段と、を有することを特徴とする請求項1記載の信号分離装置。
The first symbol rate estimating means and the second symbol rate estimating means are:
Multiplication means for squaring the interference signal;
Fast Fourier transform means for performing Fourier transform on the result of multiplication by the multiplication means;
2. The signal separation device according to claim 1, further comprising: a peak detection unit that detects a peak as a result of the Fourier transform performed by the fast Fourier transform unit.
前記第1のシンボルレート推定手段は、信号レベルとピーク数により前記混信信号の数を抽出することを特徴とする請求項1または2記載の信号分離装置。   3. The signal separating apparatus according to claim 1, wherein the first symbol rate estimating means extracts the number of the interference signals based on a signal level and a peak number. 第1の変調方式推定・復調手段は、
設定された複数の変調方式によって前記第1の信号を復調する第1の復調手段と、
前記第1の復調手段によって復調された複数の第1の信号から前記第1の変調方式を推定する第1の変調推定手段と、を有し、
前記第1の復号手段は、前記第1の変調推定手段が推定した前記第1の変調方式を用いて前記第1の信号を復調することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の信号分離装置。
The first modulation scheme estimation / demodulation means is:
First demodulation means for demodulating the first signal by a plurality of set modulation schemes;
First modulation estimating means for estimating the first modulation scheme from a plurality of first signals demodulated by the first demodulating means,
The first decoding means demodulates the first signal using the first modulation scheme estimated by the first modulation estimation means. A signal separation device according to claim 1.
同一周波数に複数の信号を混在させた混信信号を分離する信号分離装置が実現する信号分離方法であって、
前記混信信号に含まれる最も強度の高い第1の信号のシンボルレートを推定し、
前記第1の信号のシンボルレートに基づいて、前記第1の信号を復調した復調結果から第1の変調方式を推定し、
前記第1の変調方式によって前記第1の信号を復調し、復調された第1の信号の情報系列を推定し、
前記第1の信号の情報系列から第1の信号のレプリカ信号を生成し、
前記第1の信号のレプリカ信号を前記混信信号から差し引いて第2の信号を出力し、
前記第2の信号のシンボルレートを推定し、
前記第2の信号のシンボルレートに基づいて、前記第2の信号を復調した復調結果から第2の変調方式を推定し、
前記第2の変調方式によって前記第2信号を復調し、復調された第2の信号の情報系列を推定する信号分離方法。
A signal separation method realized by a signal separation device that separates an interference signal in which a plurality of signals are mixed in the same frequency,
Estimating the symbol rate of the strongest first signal contained in the interference signal;
Estimating a first modulation scheme from a demodulation result obtained by demodulating the first signal based on a symbol rate of the first signal;
Demodulating the first signal according to the first modulation scheme, estimating an information sequence of the demodulated first signal,
Generating a replica signal of the first signal from the information sequence of the first signal;
A replica signal of the first signal is subtracted from the interference signal to output a second signal;
Estimating a symbol rate of the second signal;
Based on the symbol rate of the second signal, the second modulation method is estimated from the demodulation result obtained by demodulating the second signal,
A signal separation method for demodulating the second signal by the second modulation method and estimating an information sequence of the demodulated second signal.
前記混信信号に含まれる最も強度の高い第1の信号のシンボルレートの推定は、
信号レベルとピーク数により前記混信信号の数を抽出し、
抽出した信号レベルの最も高い信号を前記第1の信号として抽出することを特徴とする請求項5記載の信号分離方法。
The estimation of the symbol rate of the strongest first signal included in the interference signal is as follows:
Extract the number of interference signals by signal level and peak number,
6. The signal separation method according to claim 5, wherein the extracted signal having the highest signal level is extracted as the first signal.
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